Alat Ukur Cuaca

1. MAWS (Monitoring Automatic Weather Station)

Merupakan alat yang digunakan untuk mengukur tekanan, curah hujan, suhu, kelembaban, arah dan kecepatan angin serta radiasi matahari setiap jam, menit maupun detik secara otomatis. Alat ini dibuat dengan sensor yang lengkap dan sebuah kotak akuisisi data yang berfungsi untuk penyimpan data disebut dengan logger.

Spesifikasi dan Komponen

Tipe AWS yang digunakan oleh BPPT adalah tipe Vaisala MAWS-201 dengan komponen sensor yang terpasang adalah sensor suhu dan kelembaban (QMH101), tekanan (PMT16A), angin (QMW101), radiasi matahari (QMS101), dan hujan (34-T). Gambar 1 adalah gambar AWS lengkap dengan sensor-sensornya.

Pemasangan Peralatan

Pemasangan peralatan AWS cukup mudah. Persyaratan dalam melakukan pemasangan AWS tidak berbeda jauh dengan pemasangan ARG. Detail pemasangan AWS dapat dilihat pada modul presentasi pemasangan AWS, Secara berurutan, garis besar yang dapat disampaikan adalah sebagai berikut :

• Memasang tripod atau kaki penyangga AWS dan mengatur ketinggian tripod serta mengarahkan solar panel ke arah Selatan

• Memasang sensor-sensor, serta pengkabelannya

• Memasang baterai atau power supply dan menghubungkannya dengan solar panel

• Menghubungkan AWS dengan Komputer untuk melakukan kalibrasi sensor angin

 

Gambar 1.  Peralatan AWS + Komponen Sensor

Proses Pengambilan Data

Hal-hal yang perlu dipersiapkan untuk proses pengambilan data adalah sebagai berikut :

• Kabel konektor antara Logger AWS dengan Komputer.

• Komputer atau Laptop yang sudah di install program MAWS terminal untuk proses pengambilan data.

Urut-urutan berikut adalah prosedur pengambilan data dari logger AWS ke Komputer :

1. Pastikan kabel konektor MAWS dan Komputer telah terpasang dengan baik. Jalankan program MAWS Terminal.
2. Menu MAWS Terminal akan terbuka dengan keterangan “Port Opened” di bagian pojok kiri bawah, ini menunjukkan bahwa hubungan antara MAWS dengan Komputer.
3. Lakukan download dengan klik menu “Tools” dan dilanjutkan dengan “Download Log Files”.
4. Muncul menu yang berfungsi untuk memilih file-file mana yang ingin kita download. Di panel sebelah kiri adalah daftar file data yang ada di dalam logger AWS, dan panel sebelah kanan adalah daftar file data yang telah kita pilih untuk di download.
5. Klik tombol “Add >” untuk memilih file satu persatu, tombol “add all >>” untuk memilih semua file, sementara tombol “remove” untuk menghapus file yang telah dipilih.
6. Klik “Start Download” untuk memulai proses download data.
7. Sebelum proses dimulai, secara default akan muncul menu download preferences. Di dalam menu ini ada opsi yang harus dalam kondisi terpilih (cek), yaitu “Delete log files from MAWS after download” (Menghapus data yang ada di dalam logger setelah proses download selesai) dan “Convert log file to CSV format” (merubah format data dari binari menjadi ascii). Juga perhatikan direktori hasil download dan hasil konversi.
8. Lanjutkan dengan klik “Start Download” untuk memulai proses download.
9. Setelah proses download selesai, akan muncul menu konfirmasi apakah data di dalam logger akan di hapus atau tidak. Klik OK untuk konfirmasi penghapusan.
10. Setelah semua proses download selesai, di layar MAWS Terminal akan muncul prompt yang menandakan MAWS Terminal dalam posisi “service mode”.
11. Ketik “close” (tanpa tanda kutip) dan dilanjutkan dengan menekan tombol enter untuk merubah “service mode” menjadi “monitoring mode”.
12. Putuskan hubungan antara AWS dengan Komputer dengan melakukan klik pada menu “Connection” dan dilanjutkan dengan “Hangup”.
13. Di pojok kiri bawah akan tampil keterangan “Port closed” yang menunjukkan bahwa hubungan antara AWS dan Komputer telah terputus. Lalu klik menu “Tools” dan “Exit” untuk menutup program MAWS Terminal.

Format Data

Data yang terekam di simpan menjadi file harian, contoh L2010326.dat adalah file binary dengan aturan penamaan sbb :

• Semua log file di awali dengan nama kelompok log (log group), maksimum 2 karakter, diikuti dengan tanggal.
• Nama Log group biasanya terdiri dari huruf diikuti dengan angka.
• Contoh di atas mempunyai arti, L2 = log group nomor 2, 010326 = tahun 2001 bulan 03 tanggal 26 (YYMMDD).

Format data dari masing-masing file dengan jelas dapat dibaca dari header yang menyertainya di tiap file data. Gambar 2 di bawah ini adalah contoh header dan arti dari masing-masing kolom.

 

Gambar 2 : Tampilan contoh data AWS yang dibuka di Microsoft Excel

Dari Gambar 2 dapat dijelaskan sebagai berikut:

• Header data terdiri dari 2 baris :

• Baris pertama : memo

• Baris kedua : Nama variabel

• Baris ketiga, dan seterusnya : Nilai Variabel

Nama variabel antara satu AWS dengan AWS yang lainnya dapat berbeda tergantung setting yang kita persiapkan. Berikut adalah penjelasan masing-masing nama variabel dari contoh gambar.

• Time : Tanggal dan Jam perekaman data, nilai ini mempunyai interval yang tetap sesuai dengan setting yang kita lakukan, untuk contoh diatas memiliki interval perekaman setiap 1 menit.

• Status : Kondisi dari perekaman data, dapat bernilai valid atau invalid.

• PR1M_SUM : Nilai akumulasi curah hujan dalam 1 menit

• RH1M_AVG : Nilai rata-rata kelembaban relatif dalam 1 menit

• SR1M_AVG : Nilai rata-rata radiasi matahari dalam 1 menit

• TA1M_AVG : Nilai rata-rata suhu udara dalam 1 menit

• W1dAve1m : Nilai rata-rata arah angin dalam 1 menit

• W1sAve1m : Nilai rata-rata kecepatan angin dalam 1 menit.

Berikut adalah contoh tampilan dari AWS di komputer :

2. Radiosonde

Adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu, tekanan, kelembaban, arah dan kecepatan angin pada udara lapisan atas. Alat ini menggunakan sebuah transmitter yang diterbangkan oleh balon udara. Transmitter memancarkan sinyal-sinyal yang diterima oleh sebuah antena. Sinyal-sinyal yang diterima dikirim ke receiver untuk dapat diolah menjadi bentuk angka-angka pada layar komputer.

 

 Gambar 3. Radiosonde

3. Anemometer untuk mengukur kecepatan angin

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur arah dan kecepatan angin. Satuan meteorologi dari kecepatan angin adalah Knots (Skala Beaufort. Sedangkan satuan meteorologi dari arah angin adalah 0o – 360o dan arah mata angin. Anemometer harus ditempatkandi daerah terbuka.

Pada saat tertiup angin, baling-baling yang terdapat pada anemometer akan bergerak sesuai arah angin. Di dalamanemometer terdapat alat pencacah yang akan menghitung kecepatan angin. Hasil yang diperoleh alat pencacah dicatat, kemudian dicocokkan dengan Skala Beaufort.

Selain menggunakan anemometer, untuk mengetahui arah mata angin, kita dapat menggunakan bendera angin. Anak panah pada baling-baling bendera angin akan menunjukkan ke arahmana angin bertiup. Cara lainnya dengan membuat kantong angin dan diletakkan di tempat terbuka.

Gambar 4. Anemometer


4. Barometer untuk mengukur tekanan udara

Barometer merupakan alat pengukur tekanan dalam satuan mb. Barometer ada dua jenis yaitu barometer raksa dan barometer aneroid. Tetapi kegunaan mereka tetap sama yaitu mengukur tekanan udara,

Gambar 5. Barometer

Barometer termasuk peralatan meteorologi golongan non recording yang pada waktu tertentu harus dibaca agar mendapat data yang diinginkan.

Barometer baik raksa maupun anaeroid dipengaruhi oleh ketinggian, mengingat tekanan udara akan berkurang seiring pertambahan ketinggian. sehingga perlu selalu pensettingan awal.

Barometer raksa ada dua jenis yaitu wheel barometer dan stick barometer.
prinsip kerja wheel barometer adalah:

Peningkatan tekanan udara akan berpengaruh pada kolom merkuri menyebabkan ketinggian raksa di tuba sebelah kiri meningkat dan di sebelah kanan menurun. Terdapat pemberat kecil yang mengapung di atas merkuri, yang mengikuti pergerakan turun naik merkuri ini dan menyebabkan dorongan yang terhubung pada pointer dimana akan mengindikasikan kenaikan tekanan. jika terjadi penurunan tekanan makan akan terjadi proses sebaliknya. barometer jenis ini sebaiknya diguncang dulu sebelum digunakan.

 

Gambar 6. Mercury Wheel Barometer

Gambar 7. Cara Kerja Wheel Barometer

Stick barometer mempunyai prinsip kerja sebagai berikut:

barometer jenis ini dirancang untuk dapat membaca tekanan pada sea level dan juga dapat langsung dibaca oleh pengguna pada skala yang biasanya tercatat pada stick barometer tersebut, sehingga memerlukan pengaturan yang lebih rumit dibanding wheel barometer untuk menyesuaikannya dengan ketinggian. Prinsip kerjanya hampir sama dengan wheel barometer karena sama2 menggunakan air raksa (merkuri).

Gambar 8. Barometer stik

Barometer anaeroid, terdiri dari satu kapsul vacum yang bereaksi terhadap perubahan tekanan udara dan meneruskan pergerakan ringan pada ujung pengungkit B. Suatu seri kumparan C melanjutkan pergerakan ini pada rantai D, dan mendorong pegas E kepada pointer F yang disesuaikan. G merupakan tuas yang digunakan untuk mengatur pointer yang akan dibaca. Untuk lebih jelasnya sambil membaca cara kerja ini perhatikan gambar yang saya sertakan ya.. sama seperti barometer yang lain.. barometer ini perlu sedikit pengaturan untuk menyesuaikannya dengan ketinggian dan level muka laut.

Gambar 9. Barometer Anaeroid

Intinya barometer didasarkan pada pemahaman bahwa tekanan udara akan berkurang dengan penambahan ketinggian.

5. Alat untuk mengukur jumlah curah hujan
Jenis alat penakar curah hujan

• . Alat penakar curah hujan observatorium :

            standar, windshild, perumahan, permukaan tanah.

• alat penakar curah hujan otomatis

           Jardi, tipping bucket, Hellman.
           Satuan : millimeter ( mm )
           Maksudnya : 10 mm setara dengan 10 liter / m²

tipe manual/penakar curah hujan observatorium
Menggunakan prinsip pembagian antara volume air hujan yang ditampung dibagi luas penampang/mulut penakar
Mengukur CH harian (mm), diukur 1 kali pada pagi hari

Contoh : Diketahui Curah hujan tercatat 10 mm
Catchment area 10 km²
Menunjukan banyaknya air hujan yang keluar dari awan dan sampai bumi sebanyak :
10 km² x 10 mm = 10.000 meter kubik
Tingkat ketelitian alat :
± 0.05 mm untuk curah hujan > 2 mm
± 0.02 mm untuk curah hujan < 2 mm
yang perlu diperhatikan adalah cara pemasangan penakar hujan pun harus hati2 dengan memperhatikan hal berikut:
-. penakar harus dipasang di tengah2 lapangan/halaman yang bagian atasnya terbuka 45 derajat dari garis sumbu penakar hujan
-. jarak penakar dengan pohon/rumah yang menghalaing paling tidak sama dengan tinggi pohon/rumah
-. corong penakar berjarak 120 cm dari atas tanah
-. bibir corong harus waterpass/datar

alat penakar otomatis yang paling sering digunakan adalah tipe tipping and bucket gauge cara kerjanya yaitu:
alat ini menggunakan prinsip jungkitan dimana satu kali jungkitan sama dengan 0,5 mm.
 jadi jika dalam satu menit terjadi 10 jungkitan maka:
10 x 0,5 mm = 5 mm
berarti tinggi hujan yang terjadi dalam 1 menit adalah 5 mm.
penakar otomatis lebih sering digunakan sekarang karena bisa memperhatikan unsur waktu atau intensitas.. sebagaimana disebutkan diatas intensitas hujan yang terjadi adalah 5 mm/menit. Untuk mudahnya alat penakar hujan ini biasanya dipadukan dengan kertas pias. dengan cara pemasangan pias sebagai berikut:

-. Buka pintu bagian instrumen (penakar hujan ) dan renggangkan pena dari pias lalu angkat silinder jam perlahan-lahan vertikal keatas.

-. Pada silinder terdapat tuas pemutar mekanis, putar jam secukupnya / 2 kali ( jangan terlalu keras / pol ), pasang pias pada silinder jam lalu jepit dengan penjepit pias yang melekat pada silinder.

-. Letakkan kembali silinder pada tempatnya lalu cocokan dengan waktu setempat ( caranya angkat sedikit silinder jam dengan menggeser-geser kekanan-kekiri perlahan agar ujung pena tepat pada posisi waktu yang dituju ).

-. Isi pena dengan tinta cukup tiga perempat bagian saja, dengan tujuan agar tinta tidak tumpah ketika penggantian pias.

-. Penggunaan pias dilakukan setiap hari dengan mengganti pias baru / kosong

-. Kedudukan pena pada pias perlu perhatian, cara kerjanya apakah pena naik tepat sampai garis 10 dan turun sampai garis 0 ( bila hujan > 10 mm ), stel di pipa heivel

contoh alat penakar hujan yang dipasangi kertas pias:

 

Gambar 10. Kertas pias pada penangkar hujan

kertas pias di pasang setiap jam 7 pagi dan diganti pada 7 pagi keesokan harinya

6. Higrometer untuk mengukur kelembaban udara

Higrometer rambut adalah alat yang digunakan untuk mengukur kelembaban udara. Satuan meteorologi dari kelembaban udara adalah persen. Alat ini menggunakan rambut manusia, karena perubahan panjang rabut mudah diukur. Higrometer yang akan digunakan di pasang di dalam sangkar stevenson.

Cara kerja dan prinsip dari Higrometer rambut adalah bila udara lembap, rambut akan mengembang, menggerakan engsel, kemudian diteruskan ke tangkai pena. Akibatnya, tangkai pena naik. Begitu juga jika udara kering, rambut akan munyusut, menggerakan engsel kemudian diteruskan ke tangkai pena. Akibatnya tangkai pena turun.

Gambar 11. Higrometer

7. Termometer

Adalah alat yang digunakan untuk mengukur temperatur. Termometer harus dipasang secara mendatar di lapangan terbuka. Satuan meteorologi dari temperatur adalah derajat celcius (oC), Reamur (oR) dan Fahrenheit (oF). Umumnya termometer diisi air raksa atau alkohol.

Gambar 12. Termometer

8. Campbell Stokes

Campbell Stokes adalah alat yang digunakan untuk mengukur intensitas dan lama penyinaran matahari. Satuan dari intensitas dan lama penyinaran matahari adalah persen. Campbell Stokes dilengkapi dengan kartu khusus. Kartu ini adalah kartu yang berperan sebagai pencatat data.

Kartu (campbell stokes) ini dipasang dibawah lensa pada alat, kemudian diletakkan di tempat terbuka. Pencatat waktu pada kartu akan mencatat bekas bakaran kartu. Bagian yang hangus itulah yang menunjukkan intensitas sinar matahari selama satu hari. Bekas bagian hangus yang berwarna coklat, dicocokkan oleh satuan waktu dan lamanya penyinaran. Lamanya penyinaran yang diukur adalah penyinaran terus-menerus dan penyinaran yang tertutup awan.

 

Gambar 13.  Campbell Stokes